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  • UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR

    INSTITUTO DE TECNOLOGICO

    PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA ELTRICA

    SHEILA CRISTINA DOS SANTOS COSTA

    NANOFABRICAO, CARACTERIZAO E MODELAGEM DE DISPOSITIVOS

    OPTOELETRNICOS NANOESTRUTURADOS DE CORANTES ORGNICOS.

    Tese submetida Banca Examinadora do Programa de Ps-Graduao em Engenharia Eltrica da UFPA para a obteno do Grau de Doutor em Engenharia Eltrica

    UFPA / ITEC / PPGEE

    Campus Universitrio do Guam

    Belm-Par-Brasil

    2008

  • I

    UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR

    INSTITUTO DE TECNOLOGIA

    PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA ELTRICA

    SHEILA CRISTINA DOS SANTOS COSTA

    NANOFABRICAO, CARACTERIZAO E MODELAGEM DE DISPOSITIVOS

    OPTOELETRNICOS NANOESTRUTURADOS DE CORANTES ORGNICOS.

    DM ____/______

    UFPA / ITEC / PPGEE

    Campus Universitrio do Guam

    Belm-Par-Brasil

    2008

  • II

  • III

    UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR

    INSTITUTO TECNOLOGICO PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA ELTRICA

    NANOFABRICAO, CARACTERIZAO E MODELAGEM DE DISPOSITIVOS

    OPTOELETRNICOS NANOESTRUTURADOS DE CORANTES ORGNICOS.

    AUTOR: SHEILA CRISTINA DOS SANTOS COSTA TESE DE DOUTORADO SUBMETIDA AVALIAO DA BANCA EXAMINADORA APROVADA PELO COLEGIADO DO PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA ELTRICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR E JULGADA ADEQUADA PARA OBTENO DO GRAU DE OU DOUTOR EM ENGENHARIA ELTRICA NA REA DE TELECOMUNICAES APROVADA EM 28 / 07 /2008

    BANCA EXAMINADORA:

    Dra. MARIANE CRISTINA SCHNITZLER (MEMBRO CDTN)

    Profa. Dra. NGELA KLAUTAL (MEMBRO UFPA)

    Prof. Dr. VICTOR DMITIEV (MEMBRO UFPA)

    Prof. Dr. RUBEM (MEMBRO-UFPA)

    Prof. Dr. LENIDAS (MEMBRO-UFPA)

    Prof. Dr. JORDAN DEL NERO (ORIENTADOR UFPA)

    Prof. Dr. EVALDO GONALVES PELAES (COORDENADOR DO PPGEE/ITEC/UFPA)

  • IV

    UFPA / ITEC / PPGEE

    Eu ofendi Deus e a humanidade, porque minha obra no alcanou a qualidade que deveria.

    Leonardo da Vinci

  • V

    DEDICATRIA

    Dedico este trabalho

    Aqueles que calam por sabedoria, aos heris em versos e poesias,

    As palavras verdadeiras, ao homem que vale vida,

    Ao respeito,

    Aos que fazem da tristeza e decepo o clice de mpeto,

    Como aos reis digna majestade.

    Aos meus pais queridos, Alberto e Lourdes

    Aos meus amores Yara e Giullia

  • VI

    AGRADECIMENTOS

    A Deus por todos os dias de minha vida.

    Aos meus amores, Alberto, Lourdes, Yara Miyuki e Giullia Yumi,, pela compreenso, apoio e presena em

    todos os momentos de minha vida.

    Ao Prof. Andr Galembeck, pela colaborao, discusses e ateno prestada no decorrer deste trabalho.

    Ao amigo Marcos Allan, por suas contribuies.

    A todos que direta ou indiretamente contriburam para o desenvolvimento e finalizao de mais uma etapa.

    Ao Prof. Jordan Del Nero

    Aos funcionrios do PPGEE, pelas atenes sempre prestadas.

    Ao programa de ps-graduao em Engenharia Eltrica.

    Universidade do Federal do Par.

    A CAPES pelo suporte financeiro.

  • VII

    SUMRIO

    PG.

    Lista de Ilustraes.............................................................................................................. ..i i

    Lista de Tabelas............................................ ...................................................................... viii

    Resumo................................................................................................................................. xvi ix

    Abstract............................................................................................................................... xvi xii

    Captulo 1 Introduo................................................................................... 1 1

    1.1 Motivao.................................................................................................................. 1

    1.2 Dispositivos Optoeletrnicos Orgnicos........................................................ 3

    1.3 Dispositivos Convencionais................................................................................. 4

    1.3.1 Diodos Emissores de Luz.............................................. ......................................... 4

    1.3.2 Fotodiodos................................................................................................................ 6

    1.4 Compostos Orgnicos .......................................................................................... 7

    Referncias........................................................................................................................... 11

    Captulo 2 Nanofabricao e Caracterizao.................................. 13 13

    2.1 Tcnicas de Nanofabricao............................................................................... 13

    2.1.1 Tcnica CVD............................................................................................................ 13

    2.1.2 Tcnica Sol-Gel........................................................................................................ 14

    2.1.3 Tcnica Spin-Coating.............................................................................................. 19

    2.2 Tcnicas de Caracterizao................................................................................ 19

    2.2.1 Espectroscopia de Absoro................................................................................... 19 2.2.1.1 Espectro de Absoro.......................................................................................... 22

    2.2.1.2 Espectro de Emisso............................................................................................ 24 2.2.1.3 Espectro Dinmico.............................................................................................. 25 2.2.2 Eficincia Quntica Externa (IPCE%)................................................................. 26 2.2.3 Tenso de Circuito Aberto (VBocB) e Corrente de Curto Circuito (IBscB) ........ 27

    2.2.4 Fator de Preenchimento (FF) e Eficincia de Converso de Potncia () ........ 29

    2.2.5 Densidade de Corrente Eltrica Tenso (JV) ................................................. 30

    2.2.6 Microscopia de Fora Atmica (AFM) ................................................................. 31

    Referncias........................................................................................................................... 39

    Captulo 3 Metodologia Terica............................................................. 41 41

    3.1 Mtodos Tericos................................................................................................... 41

    3.1.1 Aproximao Hartree-Fock.................................................................................... 42 42

    3.2 Mtodos Semiempricos: PM3, ZINDO/S-CI, HS, HE............................. 45 45

    3.3 Mtodos Ab Initios : HF e DFT......................................................................... 52 52

    3.4 Configurao de Interao (CI) ....................................................................... 55 55

    3.5 Conjunto de Bases Poliatmicas....................................................................... 58 58

    3.5.1 Conjunto de Base Mnima...................................................................................... 60 60

    3.5.2 Conjunto de Base Double Zeta e Split-Valence.................................................... 61

    3.5.3 Conjunto de Base Polarizada................................................................................. 62

  • VIII

    3.6 Mtodo CHELPG................................................................................................... 63

    3.7 Mtodo OPLS.......................................................................................................... 66

    3.8 Mtodo Monte Carlo............................................................................................. 67

    3.8.1 Descrio da Simulao MC................................................................................... 67

    3.8.2 Ensemble NVT e Ensemble NPT........................................................................... 75

    3.8.3 Amostragem de Metropolis.................................................................................... 81

    3.8.4 Cadeia de Markov................................................................................................... 82

    3.9 Momento de Dipolo.............................................................................................. 86

    3.10 Densidade de Estados (DOS) ........................................................................... 87

    Referncias........................................................................................................................... 92

    Captulo 4 Resultados e Discusses............................................................... 95

    4.1 Resultados Tericos: Simulao MQ/MC..................................................... 95

    4.1.1 Vermelho de Metila ................................................................................................ 96

    4.1.2 POPOP..................................................................................................................... 112

    4.2 Resultados experimentais: Gel/APP................................................................ 129

    4.2.1 Apresentao Gel/APP............................................................................................ 129

    4.2.2 Gel APP/Vermelho de Metila................................................................................. 130

    4.2.3 Gel APP/POPOP...................................................................................................... 132

    4.3 Resultados Tericos: Campo Eltrico Externo........................................... 136

    4.3.1 Vermelho de Metila................................................................................................. 136

    4.3.2 POPOP..................................................................................................................... 142

    4.4 Resultados experimentais: Camada Ativa.................................................... 149

    4.4.1 Vermelho de Metila................................................................................................. 149

    4.4.2 POPOP..................................................................................................................... 152

    4.5 Resultados Adicionais CDM e BDT................................................................ 155

    4.5.1 Resultados tericos CDM e BDT 155

    Referncias........................................................................................................................... 161

    Concluses e Perspectivas..................................................................................... 163

    Apndice A........................................................................................................................... 166

    Anexo I.................................................................................................................................. 167

    Anexo II................................................................................................................................ 168

  • i

    LISTA DE ILUSTRAES

    PG

    Figura 1 Lngua eletrnica. Formada por um conjunto de eletrodos de ouro, cobertos com filmes de

    diferentes polmeros condutores, distingui substncias com baixssima diferena da concentrao de um

    componente. [www.cnpdia.embrapa.br/menuleft_desenv_produtos_lingua.html]. .........................................

    3

    Figura 2 juno p-n de um dispositivo convencional. .................................................................................. 5

    Figura 3 Representao estrutural de Vermelho de Metila (esquerda) e geometrias otimizadas por HF/6-

    31G*, na seqncia as formas estudadas (a) isoeletrnica, (b) zwitterinica, e (c) bsica. .............................

    7

    Figura 4 Representao estrutural de POPOP (esquerda 1-2) e geometrias otimizadas HF/6-31++G*

    (direita). POPOP [C1(a) e C1(N+) (b)], POPOP C2 (b) e C2 (N

    +) (d)] onde (b) e (d) so formas protonadas

    derivadas. ........................................................................................................................................................

    8

    Figura 5 Representao esquemtica de um dispositivo nanoestruturado construdo sob estrutura blendas

    (sanduche), depositados sob tcnica de CVD e spin coating [Dissertao de mestrado C. D. Canestraro,

    ps-graduao em fsica UFPR]. ................................................................................................. ....................

    13

    Figura 6 Rearranjo conformacional de Tetrametil-orto-silicato [Si (OCH3)4] ou (TMOS) interagente com

    o meio lquido o processo consiste na hidrlise que origina o silanol. ...................................................... .......

    14

    Figura 7 O composto silanol em fase de policondensao a precursora da disperso coloidal, o silanol

    favorece a formao de uma rede polimrica tridimensional. ..........................................................................

    14

    Figura 8 O composto precursor do colide tem uma forma conformacional que gera uma rede, onde

    podemos observar nesta figura uma das faces da rede que corresponde a uma estrutura plana, que

    caracteriza o arranjo morfolgico do colide. ..................................................................................................

    15

    Figura 9 Amostras de Sol-Gel. (a) gel de slica [http://fb6www.upb.de/ag/ag-schweizer/research.html],

    (b) gel de polifosfato de alumnio [Laboratrio de Compostos Hbridos, Interfaces e Colides UFPE,

    Laboratrio DINE UFPR], ambos apresentam caractersticas similares principalmente transparncia,

    fator que contribui para estudos de ONL. ........................................................................................................

    15

    Figura 10 Polifosfato de Alumnio APP/VM. Auto-sustentvel transparente observa-se presena de

    incorporao do composto orgnico [by S.C.S. Costa]. ........................................................................ ........

    16

    Figura 11 (a) Imagens de MEV de uma matriz slida (colide) de slica por tcnica de sol-gel,

    micrografia da superfcie do colide onde uma regio de 1m restringida para nova anlise.

    Sitio [http://www.sol-gel.com/products.html]. ....................................................................................

    17

    Figura 11(b-c) Imagens de MEV de uma matriz slida (colide) de slica por tcnica de sol-gel, (b)

    resoluo das reas indicadas referente aos poros de dimenses nanomtricas, (c) imagem da cavidade

    porosa, constatando a presena de poros na formao do material colide.

    Sitio [http://www.sol-gel.com/products.html]. ................................................................................................

    18

    Figura 12 Representao esquemtica da energia relativa dos orbitais moleculares e possveis transies

    entre os estados de energia. ................................................................................................. .............................

    20

  • ii

    Figura 13 Relao entre os espectros de absoro, fluorescncia e fosforescncia de nanoestruturas. ....... 22

    Figura 14 Espectrofotmetro UV-vsivel (a) modelo Perkin Elmer Lambda 6 [central analtica

    DQF/UFPE], (b) amostra de filme APP/VM suportada no caminho ptico do aparelho, para caracterizao

    do espectro de absoro UV-Visvel. [by S.C.S. Costa]. ..................................................................................

    23

    Figura 15 Ilustrao esquemtica do funcionamento de um espectrofotmetro UV-Visvel. Luz

    monocromtica incide sobre cubetas inseridas no caminho ptico de leitura do monocromador aparato

    demonstrado na Figura15. .................................................................................................... .............................

    24

    Figura 16 Ilustrao do aparato para medir espectro dinmico. Sob a amostra a luz incide uniformemente

    e perpendicularmente, que est ligado a um ampermetro para detectar a fotocorrente gerada pela

    incidncia de luz. .................................................................................................. .............................................

    26

    Figura 17 Diagrama esquemtico de um nanodispositivo fotovoltaico ITO/polmero/Al, com

    alinhamento de Fermi (a) onde Vapl = 0, sob iluminao em (b) a tenso do circuito aberto

    aproximadamente igual ao valor do potencial de built-i em temperatura ambiente. Onde n.v. so os nveis

    de vcuo. ITO uma variao com dopagem de ndio do Oxido de Estnio, geralmente utilizado como

    eletrodo em dispositivos nanoestruturados [04]. ...............................................................................................

    27

    Figura 18 Ilustrao do diagrama de bandas para um dispositivo onde os eletrodos so neste exemplo o

    ITO e Al e a camada ativa composta por um polmero semicondutor. (a) representa os materiais antes do

    contato, (b) temos a tenso reversa aplicada, diodo retificador, (c) a tenso diretamente aplicada igual ao

    potencial de built-in, (d) com o aumento da polarizao origina corrente eltrica em tenso direta. Onde

    1/2 so as funes trabalho dos eletrodos, Ip potencial de ionizao, a afinidade eletrnica do

    polmero e 1/2 altura de barreira para projeo de buracos e eltrons. .........................................................

    28

    Figura 19 Representao esquemtica do comportamento de banda que mostra a gerao da fotocorrente

    sob iluminao e em tenso reversa aplicada. ................................................................................ ..................

    29

    Figura 20 Curva caracterstica JV de um nanodispositivo fotovoltaico orgnico, sob iluminao a curva

    baixada pela corrente de curto circuito e no escuro a curva recebe o nome de retificadora. ........................

    30

    Figura 21 Esquema do circuito eltrico para medidas JV. Va, a tenso aplicada sob a amostra dessa

    forma possvel atravs do circuito verificar o valor da corrente eltrica conhecido o valor de R. ...............

    31

    Figura 22 Caracterizao de MEV. Amostra coloidal, os interstcios escuros da amostra caracterizam os

    poros com dimetros de 1m, descrio superficial da amostra, as regies mais claras so paredes auto-

    sustentveis que formam a rede tridimensional, volume do colide.

    Sitio [http://fb6www.upb.de/ag/ag-greulich/sic-porous.html]. ........................................................................

    32

    Figura 23 Esquema ilustrativo do funcionamento de um equipamento AFM operando em modo contato.

    Sitio [www.shimadzu.com]. .............................................................................................................................

    33

    Figura 24 Microscopia eletrnica de uma haste de nitreto de silcio de 125 m de comprimento (a), a

    ponta de prova em (b) tem comprimento de cerca de 10 m e raio (R < 10m).

    Sitio [www.azonano.com]. ................................................................................................................. ..............

    34

  • iii

    Figura 25 Grfico representa o potencial (LJ) para q = 1, associado aos modos de operao AFM, o

    decrescimento do potencial tende a zero para distncias maiores que R = 2.5. A curva de energia por R

    tambm indica a separao entre a ponteira e a superfcie da amostra, de forma que foras atrativas

    condicionam o modo de operao AC, foras repulsivas esto relacionadas ao modo DC, e o intermdio

    dos modos est relacionado ao modo tapping mode. .......................................................................................

    37

    Figura 26 Fluxograma representativo do processo descrito pelo algoritmo de Metropolis que caracteriza

    os passos MC necessrios para descrever as propriedades macroscpicas de sistemas interagentes atravs

    do mtodo estocstico MC. ................................................................................................. .............................

    68

    Figura 27 Grfico da evoluo da energia por tomo durante a simulao em lquido no ensemble NVT,

    = 0.9966 g/cm3 e T = 298K. Onde esto estabelecidos os dois estgios da simulao, a termalizao e

    equilbrio. .................................................................................................................................. .......................

    69

    Figura 28 Esquema ilustrativo da funo de distribuio radial que corresponde ao nmero de molculas

    solventes distribudas radialmente em torno da molcula de soluto central, a integrao dos picos de

    coordenao (G(r)) determina o nmero de molculas que compem a camada de solvatao. .....................

    74

    Figura 29 O grfico do histograma de volumes ilustra o comportamento da simulao de argnio lquido

    no ensemble NPT, realizada prximo a transio de fase slido lquido, sob P = 1.33 atm e T = 70K. A

    linha de convoluo em (a) referente ao estado slido onde a mdia de 35262V V = 5.2623. Em

    (b) podemos observar que a linha de convoluo apresenta dois picos referentes aos dois estados slido

    35270V e lquido 35596V [42]. .....................................................................................................

    80

    Figura 30 Diagrama ilustrativo do algoritmo de Metropolis que indica a regio de aceitao da tcnica

    em funo de kT [42]. ......................................................................................................................................

    84

    Figura 31 Grfico da funo de Auto-Correlao, sistema em caixa cbica, TPM adicionado a 1000

    molculas de gua. Simulao com 17.8 % de configuraes descorrelacionadas com intervalo de 760 com

    ajuste de 2 ordem que melhor representa esta funo. ....................................................................................

    86

    Figura 32 Reduo n-D da Densidade de Estados de um semicondutor. Bulk (3D azul), poo quntico

    (2D vermelho), forma linear fio quntico (1D verde) e ponto quntico (Q0D preto). ...................................

    91

    Figura 33 Funo de Auto-Correlao de Energia C(i) por intervalos de configuraes (i). VM forma

    bsica com intervalos de 483 configuraes, 20 % descorrelacionadas. .........................................................

    100

    Figura 34 Funo de Auto-Correlao de Energia C(i) por intervalos de configuraes (i). VM forma

    isoeletrnica com intervalos de 475 configuraes, 20 % descorrelacionadas. ...............................................

    101

    Figura 35 Funo de Auto-Correlao de Energia C(i) por intervalos de configuraes (i). VM forma

    zwitterinica com intervalos de 492 configuraes, 20 % descorrelacionadas. ..............................................

    101

    Figura 36 Funo de Distribuio Radial (RDF) selecionada por (MDDF) das estruturas de Vermelho de

    Metila. VM bsico (linha slida), micro-camada VM bsico + 6 H2O e primeira camada VM bsico + 77 H2O.

    VM isoeletrnico (linha pontilhada), micro-camada VM isoele. + 3 H2O primeira-camada VM isoele. + 77

    H2O. (linha tracejada) VM Zwitterinico + 73 H2O na primeira camada. .................................................

    103

  • iv

    Figura 37 Primeira camada de solvatao de uma configurao de VM bsico adicionado em 6 [77]

    molculas de gua que definem a micro (a) [primeira (b)] camadas de solvatao. .......................................

    104

    Figura 38 Primeira camada de solvatao de uma configurao de VM isoeletrnico adicionado em 3

    [77] molculas de gua que definem a micro (a) [primeira (b)] camadas de solvatao. ...............................

    104

    Figura 39 Primeira camada de solvatao de uma configurao de VM zwitterinico adicionado em 73

    molculas de gua que define a primeira camada de solvatao. ....................................................................

    105

    Figura 40 Mdia das transies eletrnicas * de Vermelho de Metila. Convergncia obtida a partir

    de aproximadamente 130 configuraes descorrelacionadas de VM bsico, com absoro mdia de 434.33

    nm (micro-camada) e 436.34 nm (primeira camada). ......................................................................................

    106

    Figura 41 Mdia das transies eletrnicas * de Vermelho de Metila. Convergncia obtida a partir

    de aproximadamente 95 (micro-camada) e 114 configuraes descorrelacionadas de VM isoeletrnico,

    com absoro mdia de 485.80 nm (micro-camada) e 480.66 nm (primeira camada). ...................................

    107

    Figura 42 Mdia das transies eletrnicas * de Vermelho de Metila. Convergncia obtida a partir

    de aproximadamente 153 configuraes descorrelacionadas de VM zwitterinico, com absoro mdia de

    502.13 nm para primeira camada de solvatao. .............................................................................................

    108

    Figura 43 Uma configurao de VM isoeletrnico gerada por simulao MC. A mdia das distncias

    entre as molculas de gua de aproximadamente 1.9 do oxignio aceitador e do hidrognio doador. .....

    109

    Figura 44 Superposio de todas as configuraes de VM isoeletrnico + H2O obtidas pela simulao

    MC. ...................................................................................................................................................................

    110

    Figura 45 Densidade de estados eletrnica local (u.a.), VM cido. Presena de 18 estados discretos de

    energia, com pico de degenerescncia entre -14 e -13 onde cada nvel relaciona-se com um tomo do

    sistema. .............................................................................................................................................................

    111

    Figura 46 Densidade de estados eletrnica local (u.a.) VM bsico. Presena de 18 estados discretos de

    energia, com pico de degenerescncia entre -14 e -13 onde cada nvel relaciona-se com um tomo do

    sistema. .............................................................................................................................................................

    111

    Figura 47 Funo de Auto-Correlao de Energia C(i) por intervalos de configuraes (i). POPOP C1

    com intervalos de 455 configuraes, 17 % descorrelacionadas. ............................................................... .....

    117

    Figura 48 Funo de Auto-Correlao de Energia C(i) por intervalo de configuraes (i). POPOP C1

    (N+) com intervalos de 469 configuraes, 17 % descorrelacionadas. ............................................................

    118

    Figura 49 Funo de Auto-Correlao de Energia C(i) por intervalo de configuraes (i). POPOP C2

    com intervalos de 471 configuraes, 17 % descorrelacionadas. ....................................................................

    118

    Figura 50 Funo de Auto-Correlao de Energia C(i) por intervalo de configuraes (i). POPOP C2

    (N+) com intervalos de 487 configuraes, 17 % descorrelacionadas. ............................................................

    119

    Figura 51 Funo de Distribuio Radial (RDF) selecionada por (MDDF) das estruturas de POPOP. (a)

    POPOP C1+ 81 H2O e C1 (N+) + 80 H2O (colorida). (b) POPOP C2 + 80 H2O e C2 (N

    +) + 81 H2O

    (colorida). ........................................................................................................................................................

    120

  • v

    Figura 52 Uma configurao descorrelaciona com primeira camada de solvatao. (a) configurao de

    POPOP C1+ 81 H2O. (b) configurao de POPOP C1(N+) + 80 H2O. ............................................................

    121

    Figura 53 Uma configurao descorrelaciona com primeira camada de solvatao. (a) configurao de

    POPOP C2 + 80 H2O. (b) configurao de POPOP C2 (N+) + 81 H2O. ..........................................................

    122

    Figura 54 Estrutura de POPOP C2(N+). As molculas de gua mais prxima da estrutura central esto

    localizadas a 2.5 do tomo de nitrognio (N) do anel oxazole. ....................................................................

    123

    Figura 55 Superposio de 200 configuraes geradas por MC. De acordo com a distribuio radial

    MDDF o nmero de coordenao apresenta uma molcula de gua distribudas em torno dos tomos de

    nitrognio (N) dos anis oxazole da estrutura de POPOP C2(N+). ..................................................................

    124

    Figura 56 Mdia das transies eletrnicas *. Convergncia obtida a partir de 161 configuraes

    descorrelacionadas de POPOP C1, com mdia de transio eletrnica de 361.25 nm correspondente

    primeira camada de solvatao. .......................................................................................................................

    125

    Figura 57 Mdia das transies eletrnicas *. Convergncia obtida a partir de 140 configuraes

    descorrelacionadas de POPOP C2, com mdia de transio eletrnica de 485.0 nm correspondente

    primeira camada de solvatao. .............................................................................................. .........................

    126

    Figuras 58 Mdia das transies eletrnicas *. Convergncia obtida a partir de 124 configuraes

    descorrelacionadas de POPOP C2, com mdia de transio eletrnica de 355.39 nm correspondente

    primeira camada de solvatao. .............................................................................................. .........................

    127

    Figura 59 - Mdia das transies eletrnicas *. Convergncia obtida a partir de 195 configuraes

    descorrelacionadas de POPOP C2(N+), com mdia de transio eletrnica de 472.0 nm correspondente

    primeira camada de solvatao. ......................................................................................................................

    128

    Figura 60 Espectro de absoro de gel APP. (a) amostra do gel transparente obtido aps 24 horas

    mantido em 48% de umidade. (b) gel disposto sob filme polimrico, prensado a espessura

    aproximadamente 3 mm. ...................................................................................................... ...........................

    129

    Figura 61 Imagens do Gel APP/VM. Processo Sol-Gel de incorporao de compostos orgnicos. ........... 130

    Figura 62 Gel APP/VM sob atmosfera cida e bsica. (a) Filme de Gel APP/VM exposto atmosfera de

    NH3 (b) ocorrendo mudana na colorao do gel transparente vermelho para amarelo. .................................

    130

    Figura 63 Espectros de absoro experimental UV-Visvel de VM/APP em atmosferas cido [base] HCl

    [NH3]. (I) Gel APP/VM forma bsica, (II) e (III) Gel APP/VM formas cidas. .............................................

    131

    Figura 64 Gel APP/POPOP. (a) Sistema hbrido APP/POPOP (esq.) 1 etapa, (centro) e (dir.)

    APP/POPOP com variao de pH, 2 etapa. (b) gel APP/POPOP segundo indicados em (a) sob lmpada de

    UV. ..................................................................................................................................................................

    132

    Figura 65 Espectros de absoro experimental UV-Visvel de soluo metanlica de POPOP. A banda

    (1) corresponde soluo de POPOP em meio aquoso puro, as bandas (2) e (3) correspondem as solues

    de POPOP aquoso com pH variado. ............................................................................................. ...................

    133

  • vi

    Figura 66 Espectro de absoro experimental UV-Visvel gel APP/POPOP puro. A banda de absoro

    ptica apresenta trs picos centrados em = 358 nm (a), 377 nm (b) e 402 nm. ............................................

    134

    Figura 67 Espectros de absoro experimental UV-Visvel gel APP/POPOP com pH variado. As bandas

    de absoro pticas (gel APP/POPOP centrifugado, e gel APP/POPOP sob CNTP) indicadas apresentam

    picos centrados em (1) = 474 nm (I) e = 472 nm (II), (2) = 511 nm (I) e (II). .......................................

    136

    Figura 68 Distribuio de carga sobre os tomos das estruturas de Vermelho de Metila. Os tomos N7

    indicados (linha tracejada) h aumento significativo de carga pela ligao NH+. ...........................................

    137

    Figura 69 Orbitais HOMO (esquerda) LUMO (direita) de VM bsico, delocalizado sobre os grupos de

    carter doador (OH) e aceitador (O=) e sobre o anel associado a ligao azo, respectivamente. .............

    138

    Figura 70 Orbitais HOMO (esquerda) LUMO (direita) de VM isoeletrnico, delocalizado sobre o

    radical arila ligado ao grupo N(C2H6), e sobre a ligao azo, respectivamente. ..............................................

    138

    Figura 71 Orbitais HOMO (esquerda) LUMO (direita) de VM Zwitterinico, delocalizado sobre o

    radical arila ligado ao grupo N(C2H6), e sobre a ligao azo, respectivamente. .............................................

    138

    Figura 72 Inverso dos orbitais nos nveis de energia LUMO e LUMO +2 gap de 0.85 eV. ................ 139

    Figura 73 Curva de transferncia de carga eletrnica (e-) em funo da tenso (V) ao longo da estrutura

    de VM isoeletrnico de 1.35 nm. .....................................................................................................................

    140

    Figura 74 Comparativa das curvas terica (I) e experimental (II), transferncia de carga eletrnica (e-)

    pela tenso (V) e densidade de corrente (J) em funo da tenso aplicada (V), obtida a partir de filme fino

    de VM como camada fotossensvel entre eletrodos FTO/PEDOT-P3HT/ e Alumnio (corrente escuro). ......

    141

    Figura 75 Distribuio de carga sobre os tomos das estruturas de POPOP C1 e C2. ................................ 142

    Figura 76 Orbitais HOMO (a) LUMO (b) de POPOP C1, delocalizados sobre os anis oxazol ............. 143

    Figura 76 Orbitais HOMO (a) LUMO (b) de POPOP C1, delocalizados sobre os anis oxazol ............. 143

    Figura 77 Orbitais HOMO (a) LUMO (b) de POPOP C2, delocalizados sobre os anis oxazoles. ........ 143

    Figura 78 Inverso dos orbitais nos nveis de energia |L> (a) |L+ 1> (b) para POPOP C1, gap de 0.59

    eV. ......................................................................................................................... ...........................................

    144

    Figura 79 Inverso dos orbitais nos nveis de energia |L> (a) |L+ 1> (b) para POPOP C2 de gap 0.61

    eV........................................................................................................................... ...........................................

    144

    Figura 80 Curva de transferncia de carga eletrnica em funo da tenso (V) ao longo da estrutura de

    POPOP C2 de 1.92 nm. ........................................................................................................ ............................

    145

    Figura 81 Curva de transferncia de carga eletrnica em funo da tenso (V) ao longo de POPOP C1 de

    2.20 nm. .................................................................................................................... ...................................

    146

    Figura 82 Comparativa das curvas terica (I) e experimental (II), transferncia de carga eletrnica (e-)

    pela tenso (V) e densidade de corrente (J) em funo da tenso aplicada (V), obtida a partir de filme fino

    de POPOP como camada fotossensvel entre eletrodos FTO/PEDOT-P3HT/ e Alumnio (corrente escuro).

    147

    Figura 83 Cartum representando as variaes na estrutura de POPOP como rotaes dos grupos

    oxazoles-benzene devido interaes com o meio. ............................................................................................

    147

  • vii

    Figura 84 Representao estrutural de PPO (esquerda) e geometria otimizada por PM3. .......................... 148

    Figura 85 Curvas de transferncia de carga (e-) em funo da tenso (V), obtidas a partir do efeito de

    campo eltrico externo + Y das estruturas de POPOP e PPO, a delimitao (linhas vermelhas) de -2.64 V

    2.64 V correspondem contribuio dos grupos oxazole-benzeno da estrutura C1 no indicativo de

    transporte eletrnico. ........................................................................................................................................

    148

    Figura 86 Fotografia dos dispositivos blenda/VM, adsoro em substrato FTO/ polmeros (eletrodo 1

    anodo) /VM/Alumnio (eletrodo 2 catodo) [esquerda], esquema da disposio de camadas em seco de

    corte transversal. ..............................................................................................................................................

    149

    Figura 87 Topografia tridimensional da superfcie de Vermelho de Metila obtida por microscopia de

    fora atmica modo tapping de rea 3.55 m 3.55m e espessura de 21.31nm. ........................................

    150

    Figura 88 Curva JV para o dispositivo monocamada fotossensvel de VM entre eletrodos os

    FTO/PEDOT-P3HT e Alumnio, medida de corrente no escuro. ....................................................................

    151

    Figura 89 Curva JV para dispositivo de camada fotossensvel de Vermelho de Metila entre eletrodos os

    FTO/PEDOT-P3HT/Alumnio, () curva medida obtida com incidncia de luz monocromtica (550 nm),

    () medida tomada sob aplicao de tenso (corrente de escuro). ...........................................................

    152

    Figura 90 Fotografia dos dispositivos blenda/POPOP, adsoro em substrato FTO/PEDOT/P3HT-Al, a

    disposio das camadas depositadas sobre o substrato so de acordo com o esquema da Figura 86. .............

    152

    Figura 91 Topografia da superfcie de POPOP (esquerda), imagem tridimensional (direita) obtida por

    microscopia de fora atmica modo tapping de rea 20.0 m 20.0 m de espessura 128.0 nm. .................

    153

    Figura 92 Curva JV para o dispositivo monocamada fotossensvel de POPOP entre eletrodos os

    FTO/PEDOT-P3HT e Alumnio, medida de corrente no escuro. ....................................................................

    154

    Figura 93 Curva JV para dispositivo de camada fotossensvel de POPOP entre eletrodos FTO/PEDOT/

    P3HT e Alumnio, () curva medida obtida com incidncia de luz monocromtica (550 nm), () medida

    tomada sob aplicao de tenso (corrente de escuro).......................................................................................

    155

    Figura 94 Dispositivo nanoestruturado tipo blenda construdo por tcnica spin coating. Onde as camadas

    adsorvidas de polmeros so responsveis pela injeo de eltrons e buracos, favorecendo o transporte

    eletrnico e conduo pela camada fotoativa de Vermelho de Metila (VM) entre os eletrodos.....

    156

    Figura 95 Polmeros conjugados de (a) CDM e (b) BDT ............................................................................ 157

    Figura 96 Diagramas pictricos das conformaes para os dmeros de CDM e BDT, (a) conformao

    antiparalela (ud), (b) conformao paralela (dd). .............................................................................................

    157

    Figura 97 Diagramas pictricos das conformaes para os trmeros de CDM e BDT, (a) antiparalelo 1

    (dud), (b) paralelo (ddd) e (c) antiparalelo 2 (uud). .........................................................................................

    158

    Figura 98 Espectros de absoro tericos UV-Visivel, estado fundamental para monmero (1), dmero

    (2), trmero (3), tetrmero (4), pentano (5) de CDM. ........................................................................ ..............

    158

    Figura 99 Espectros de absoro tericos UV-Visvel, estado fundamental para monmero (1), dmero

    (2), trmero (3), tetrmero (4), pentano (5) de BDT. ........................................................................ ................

    159

  • viii

    LISTA DE TABELAS

    PG.

    Tabela 1 Comparao entre as diferentes caractersticas do microscpio de varredura eletrnico

    (MEV) e microscpio de fora atmica (AFM). Tabela modificada do texto original

    [05]......................................................................................................................... ........................................

    33

    Tabela 2 Parmetros carga (CHELPG)/ HF/6-31G*, e (LJ) descritos pelas OPLS. Parmetros para

    estrutura de Vermelho de Metila forma bsica..............................................................................................

    97

    Tabela 3 Parmetros carga (CHELPG)/ HF/6-31G*, e (LJ) descritos pelas OPLS. Parmetros para

    estrutura de Vermelho de Metila forma cida isoeletrnica..........................................................................

    98

    Tabela 4 Parmetros carga (CHELPG)/ HF/6-31G*, e (LJ) descritos pelas OPLS. Parmetros para

    estrutura de Vermelho de Metila forma cida zwitterinica.........................................................................

    99

    Tabela 5 Estruturas de Vermelho de Metila simuladas em caixa cbica (volume em solvente) ,

    intervalos que definem as camadas (Ini./Max./Fim) e nmero de coordenao (Ns) de molculas de

    gua que compem as camadas de solvatao..............................................................................................

    105

    Tabela 6 Mdia de convergncia das transies eletrnicas * correspondente s camadas de

    solvatao via Monte Carlo os resultados para as bandas de absoro esto em unidades (nm)..................

    108

    Tabela 7 Parmetros carga (CHELPG)/ HF/6-31++G*. e (LJ) descritos pelas OPLS. Parmetros

    para estrutura de POPOP C1. .......................................................................................................................

    113

    Tabela 8 Parmetros carga (CHELPG)/ HF/6-31++G*. e (LJ) descritos pelas OPLS. Parmetros

    para estrutura de POPOP C1(N+). ................................................................................................................

    114

    Tabela 9 Parmetros carga (CHELPG)/ HF/6-31++G*, e (LJ) descritos pelas OPLS. Parmetros

    para estrutura de POPOP C2. .......................................................................................................................

    115

    Tabela 10 Parmetros carga (CHELPG)/ HF/6-31++G*, e (LJ) descritos pelas OPLS. Parmetros

    para estrutura de POPOP C2 (N+). ...............................................................................................................

    116

    Tabela 11 Estruturas de POPOP simuladas em caixa cbica (volume em solvente), intervalos que

    definem as camadas (Ini./Max./Fim) e nmero de coordenao (Ns) de molculas de gua que compem

    as camadas de solvatao..............................................................................................................................

    123

    Tabela 12 Relao da mdia das transies eletrnicas * para primeira camada de solvatao e

    absorbncia em unidades (nm) para os sistemas supramoleculares de POPOP............................................

    128

    Tabela 13 Clculo terico das energias de transies * para os monmeros, dmeros, trmeros,

    tetrmeros e pentmeros de CDM e BDT e absoro mxima na regio UV-Visvel, unidade

    (eV)................................................................................................................................................................

    160

  • ix

    RESUMO

    Para melhor entendermos o processo de miniaturizao e o comportamento de estruturas

    moleculares sob este efeito, recorremos aos clculos baseado em Mecnica Quntica (MQ)

    com a finalidade de corroborar dados tericos e experimentais como propriedades de estrutura

    eletrnica bem como propriedades eltricas. Outro mtodo bastante conhecido e utilizado

    consiste em simular o efeito soluto-solvente atravs do mtodo probabilstico Monte Carlo

    (MC). De posse de ferramentas computacionais voltadas para estas metodologias,

    desenvolvemos simulaes MQ/MC que traduzem o comportamento dos compostos

    orgnicos Vermelho de Metla (VM) e 1,4-bis (5-phenyl-2-oxazolyl) benzene (POPOP),

    quando sofrem mudanas estruturais bem como modificaes em suas propriedades pticas;

    devido aos processos de miniaturizao, variaes de ambiente, aes externas, etc.

    O composto Vermelho de Metila conhecido como um corante sensvel a variao de pH

    e encontra-se nas formas bsico e cido (isoeletrnico, zwitterinico) classificado como um

    azocomposto pela presena de uma ligao ( )N N em sua estrutura. O POPOP um

    corante luminescente de intensa fluorescncia na regio azul do espectro UV-Visvel;

    ressaltamos que para investigarmos os princpios funcionais deste composto propomos

    estruturas conformacionais derivadas protonadas POPOP [C1(NP+

    P) e C2(NP+

    P)]. Inicialmente

    todas as estruturas dos compostos orgnicos de VM e POPOP foram otimizadas atravs dos

    mtodos qunticos: semiempricos PM3 (Parametric Method 3) e ab initio, HF (Hartree-

    Fock) e DFT (Density Functional Theory), obtendo-se os parmetros geomtricos e as

    conformaes de menor energia de cada sistema, para o estudo da estrutura eletrnica.

    Seqencialmente, duas etapas distintas de simulao foram empregadas para o estudo dos

    compostos: 1) as estruturas de VM e POPOP foram otimizadas atravs do mtodo PM3 com

    adicional Campo Eltrico Externo (CEE), obtendo-se os parmetros geomtricos e parmetros

    de carga. Utilizamos este mtodo com a finalidade de simular as propriedades de transporte

    eletrnico nos compostos orgnicos, como a resposta eltrica caracterizada pela curva do

    transporte de carga (e-) em funo da variao da intensidade de tenso (V) nas estruturas.

    Mediante a resposta eltrica [(e-) V] caracterizamos esta funo empreg-los em

    dispositivos nanoestruturados, como diodos, fotodiodos, clulas solares, etc. A 2 etapa

    consiste em simular os compostos orgnicos atravs do mtodo Monte Carlo, para

    investigarmos os seus comportamentos em lquido. Os sistemas distintamente consistem na

    adio de VM (bsico, cido: isoeletrnico e zwitterinico) e POPOP [C1(NP+

    P) e C2(NP+

    P)] em

  • x

    1000 molculas de gua para analisar a interao soluto-solvente para desenvolvimento de

    sistemas interagentes optoeletrnicos como sensores de gs.

    Na simulao MC foi realizado 1 1010

    passos MC para ambos os estgios de

    termalizao e equilbrio, no ensemble NVT. Gerando um conjunto de 105

    configuraes, a

    partir destas selecionamos um conjunto reduzido de 103 configuraes descorrelacionadas das

    quais obtemos a mdia de convergncia das transies eletrnicas *. A mdia de

    convergncia das transies eletrnicas * para VM: bsico 434.33 nm 1.0 [436.34

    2.0 nm], isoeletrnico 485.80 nm 2.0 nm [480.66 nm 3.0 nm], e zwitterinico [502.13 nm

    3.0 nm]; para POPOP C1 [361.25 nm 2.0 nm], C1(N P+

    P) [485.0 26.0 nm], C2 [355.39 nm

    3.0 nm] e C2(NP+

    P) [472.0 24.0 nm]. As mdias das transies eletrnicas * foram

    obtidas atravs do mtodo semiemprico ZINDO/S-CIS (Zerner Intermediate Neglect of

    Diffential Orbital/ Spectroscopic Configurations Interaction, Single excitation) que melhor

    traduz os parmetros espectroscpicos de molculas orgnicas na regio do UV-visvel.

    Experimentalmente desenvolvemos dois tipos distintos de sistemas atravs das tcnicas:

    Sol-Gel que consiste na incorporao dos compostos em matrizes hospedeiras de APP

    (Aluminum Polyphosphate), e Blendas que consiste na fabricao de dispositivos de volume

    com monocamada ativa. Os compostos VM e POPOP foram diludos em soluo hbrida

    (10% etanol + 90% gua), alquotas destas solues foram incorporadas na sntese do gel

    APP.

    As amostras obtidas pelo processo Sol-Gel foram submetidas variao pH e

    caracterizadas por espectroscopia de absoro na regio UV-Visvel cujas bandas de mxima

    absoro so de [431 nm, 513 nm, 511 nm] para VM e [358 nm, 511 nm e 472 nm] para

    POPOP e valores de [355 nm, 361 nm] para POPOP em soluo, que corroboram os

    resultados tericos a partir das mdias das transies eletrnicas *.

    Os dispositivos de monocamadas de VM e POPOP foram fabricados por filmes finos

    sobrepostos em substrato vtreo/FTO (1 eletrodo) /PEDOT/P3HT/camada ativa - Alumnio

    (2 eletrodo) e caracterizados eletricamente por densidade de carga em funo da tenso

    aplicada (JV), sob corrente de escuro e luz monocromtica de 550 nm. Os dispositivos de

    VM apresentam curva (JV) caracterstica de um retificador de juno p-n de maior sinal de

    corrente eltrica sob polarizao reversa para corrente de escuro, sendo este sinal

    intensificado sob luz 550 nm; sob polarizao direta o dispositivo apresenta o mesmo

    comportamento quanto ao sinal de corrente, este intensificado quando medido sobre luz

    monocromtica (550 nm) em comparao a corrente de escuro, porm sob polarizao reversa

  • xi

    e polarizao direta o dispositivo apresenta curva caracterstica JV anlogo a fotodetector e

    diodo tnel convencionais. Para POPOP observa-se intensificao do sinal de corrente eltrica

    sob polarizao direta e reversa quando os dispositivos esto expostos sob luz monocromtica

    em comparao com medidas feitas sob corrente de escuro, de modo que a curva

    caracterstica (JV) tem comportamento de similar a fotodiodos convencionais. Os resultados

    terico-experimentais das propriedades eltricas (JV) dos compostos apresentaram

    comportamentos similares na faixa de voltagem de aproximadamente [ 2.0 V 2.97 V] para

    VM e [-2.86 V 2.86V] para POPOP.

    Desenvolvemos um estudo completar com polmeros de baixo bandgap (gap 1 eV)

    baseados em pontes de monmeros compostos por carbono, formando cadeias polimricas

    foram investigados pelos mtodos AM1 (Austin Model 1), PM3 e DFT [B3LYP/6-31G] e

    corroborados aos resultados dos oligmeros de CDM (4-dicyano methyllene-4H-cyclopenta

    [2,1- 3: 4-b] dithiophene) e BDT (1,3-benzodithiole-4H-cyclopenta [2,1-b:3,4-b]

    dithiophene), derivados do di-tiofeno. Os resultados mostram que o crescimento da cadeia

    polimrica formada pelos monmeros de CDM e BDT provoca a reduo do bandgap dos

    oligmeros, comportamento anlogo aos polmeros baseados em (3-alkylthiophenes) cuja

    energia da transio eletrnica * de 1.67 eV, a mxima absoro do CDM e BDT so

    de 1.28 eV e 1.73 eV, respectivamente.

    Os mtodos tericos utilizados neste estudo descrevem satisfatoriamente este

    comportamento, cuja mxima absoro de aproximadamente 1.28 eV para CDM e 1.74 eV

    para BDT estes resultados foram obtidos a partir das cadeias polimricas formadas por 5

    unidades monomricas, demonstrando que as conformaes geomtricas das cadeias

    polimricas simuladas so equiprovveis, comprovando a confiabilidade dos mtodos

    utilizados em nossa investigao. Em linhas gerais os resultados apresentados demonstram

    que os compostos orgnicos investigados so bons candidatos para emprego em dispositivos

    orgnicos nanoestruturados aplicados na eletrnica molecular e tecnologia de novos materiais.

    Palavras-Chaves: Compostos orgnicos, Monte Carlo, Mtodos Qunticos, Dispositivos

    Nanoestruturados, Sol-Gel.

  • xii

    ABSTRACT

    To better understand the process of miniaturization and the behavior of molecular

    structures under this effect we appeal to the calculations based in Quantum Mechanics (QM)

    with the purpose to corroborate theoretical and experimental data as electronic structure as

    well as electric properties. Another method sufficiently known consists simulate solute-

    solvent effect through the probabilistic Monte Carlo (MC) method. Of ownership of these

    computational tools we develop simulations QM/MC that translate the behavior of organic

    composites Methyl Red (MR) and 1,4-bis (5-phenyl-2-oxazolyl) benzene (POPOP), when

    suffer structural changes, modification in the optic answers, etc., due miniaturization

    processes, environment variations, external actions.

    The Methyl Red composite is known as a sensible dye of pH variation and meets in the

    basic and acid (isoeletrnico, zwitterinico) forms is classified as azo-composite for the

    presence of ( N = N ) bonding in its structure. The POPOP is a luminescent dye of intense

    fluorescence in the blue region of the UV-Visible spectrum; we stand out that to investigate

    the functional and mannering principles of this structure we consider two conformational

    structures protonated derivatives of POPOP: C1 (N+) and C2 (N

    +). Initially all organic

    composites structures of MR and POPOP had been optimized through of the quantum

    methods: semiempirical PM3 (Parametric Method 3) and ab initio HF (Hartree-Fock) and

    DFT (Density Functional Theory), getting the geometric parameters and the conformations of

    lowest energy of each system, for the study of the electronic structure. Sequentially, two

    distinct stages of simulation had been used for the study of composites: 1st) The MR and

    POPOP structures had been optimized through the method PM3 + External Electric Field (the

    EEC), getting the geometric parameters and charge parameters. We use this method with the

    purpose to simulate the electronic transport properties of organic composites as the electric

    reply characterized by the charge transport (e) curve in function of the variation of the tension

    (V) in the structures. By means of the electric reply [(e) V] we characterize this function to

    use them in nanostructured devices, as photodiodes, photodetector, solar cells, etc. The 2nd

    stage consists of simulate organic composites through the Monte Carlo method, to investigate

    its behaviors in liquid. The systems distinct consist of the addition of VM (basic, acid:

    isoelectronic and zwitterionic) and POPOP [C1 (N+) and C2 (N

    +)] in 1000 water molecules to

    analyze the solute-solvent interactions for development of interchange systems optoelectronic

    systems as sensory.

  • xiii

    In MC simulation had been carried 11010

    steps MC for both thermalization and

    equilibrium stages in NVT ensemble. Generate a set of 105 configurations, from these we

    select a set reduced of 103 descorrelantion configurations of which we obtain the convergence

    average of the electronic transitions *. The convergence average of the electronic

    transitions * for MR: basic s of 434.33 1,0 [436,34 2,0 nm], isoelectronic 485,80 nm

    2,0 nm [480,66 nm 3,0 nm], and zwitterionic [502.13 nm 3.0 nm]; for POPOP C1

    [361,25 nm 2,0 nm], C1(NP+

    P) [485.0 26.0 nm], C2 [355,39 nm 3,0 nm] and C2(N P+

    P)

    [472.0 24.0 nm]. The averages of the electronic transitions * had been obtained

    through semiempirical ZINDO/S-CIS (Zerner Intermediate Neglect of Orbital Diffential

    Spectroscopic - Configurations Interaction, Single excitation) method that better translates the

    spectroscopic parameters of the organic molecules in the UV-visible region. Experimentally

    we develop two distinct types of systems through of the techniques: Sol-Gel that consists in

    the incorporation of composites in host matrix of APP (Aluminum Polyphosphate), and

    Blendes that consist in the manufacture of volume devices within active monolayer. The MR

    and POPOP composites had been diluted in hybrid solution (10% etanol + 90% water),

    aliquots of these solutions had been incorporated in the synthesis of APP/Gel.

    The samples obtain for the Sol-Gel process had been submitted to the variation pH and

    characterized by spectroscopy of absorption in the UV-Visible region, whose bands of

    maximum absorption are of [431 nm, 513 nm, 511 nm] for MR and [358 nm, 511 nm and 472

    nm] for POPOP and values of [355 nm, 361 nm] for POPOP in solution, that corroborate the

    theoretical results from the averages of the electronic transitions *. The monolayer

    devices of MR and POPOP had been manufactured by overlapped of thin films in vitreous

    substrate/FTO (1st electrode)/PEDOT/P3HT/ active monolayer -Aluminum (2

    nd electrode) and

    characterized electrically for charge density (J) in function of applied voltage (V), under dark

    current and under 550 nm monochromatic light. The MR devices present curve (JV)

    characteristic of a rectifier junction p-n of higher electric current signal under reverse

    polarization for dark current, being this signal intensified under light 550 nm; under forward

    bias the device presents the same behavior how much to the current signal, this is intensified

    when measured on monochromatic light (550 nm) in comparison with dark current, however

    under reverse polarization and forward bias the device presents curve characteristic (JV)

    analogous of the conventional photodetector and diode tunnel.

    For POPOP intensification of the electric chain signal is observed under forward bias and

    reverses when the devices are under monochromatic light in comparison with measures made

  • xiv

    under dark current, in way that the characteristic curve (JV) has similar behavior of the

    conventional photodiodes. The theoretical-experimental results of the electric (JV)

    properties of composites had presented similar behaviors in the voltage range [- 2.0 V 2.97

    V] for MR and [- 2.86 V - 2.86V] for POPOP.

    We development a complete study with polymers of low bandgap (gap 1 eV) based in

    monomers bridges composition for carbon forming polymeric chains had been investigated by

    the methods AM1 (Austin Model 1), PM3 and DFT [B3LYP/6-31G] to corroborated the

    results of the oligomers of CDM (4-dicyano methyllene-4H-cyclopente [2.1 - 3: 4-b']

    dithiophene) and BDT (1,3-benzodithiole-4H-cyclopenta [2,1-b: 3,4-b'] dithiophene), derived

    from the ditiophene. The results show that the growth of the polymeric chain formed by

    monomers of CDM and BDT provokes the reduction bandgap of the oligomers, analogous

    behavior to the polymers based on (3-alkylthiophenes) whose electronic transition *

    energy is of 1.67 eV, the maximum absorption of the CDM and BDT are of 1.28 eV and 1,73

    eV, respectively

    The theoretical methods used in this study to describe satisfactorily this behavior,

    whose maximum absorption is of approximately 1,28 eV for CDM and 1,74 eV for BDT,

    these results had been obtain from the polymeric chains formed by 5 monomers units,

    demonstrating that the geometric conformations of the polymeric chains simulated are

    equiprobability, proving the trustworthiness of the methods used in our investigation. In

    general lines, the results presents to demonstrate that the organic composites investigated are

    good candidates for employ in nanostructured organic devices applied in the molecular

    electronics and new technology of materials.

    Keywords: Organic composites, Monte Carlo, Quantum Methods, Nanostructured Devices,

    Sol-Gel.

  • 1

    Captulo 1 Introduo

    1.1 Motivao

    Os recentes avanos da eletrnica molecular esto impulsionando as pesquisas tericas

    e experimentais para o desenvolvimento de novos materiais com propriedades nicas com o

    objetivo de satisfazer as exigncias tecnolgicas do mercado industrial. Dentre estes materiais

    destacam-se os compostos orgnicos que emergem como importantes grupos funcionais com

    aplicaes nos meios pticos, Optoeletrnica, Dispositivos Fotnicos e ptica No-Linear

    (ONL) [01].

    A Nanotecnologia Molecular que data a partir de 1986 a partir de relatos feitos pelo

    engenheiro norte-americano E. Drexler em seu livro Mquinas da Criao (Engines of

    Creation) props a arquitetura de um montador universal capaz de manipular unidades

    atmicas para gerar qualquer tipo de sistema ou dispositivo nanoestruturado [02]. Esta

    reduo de escalas se reflete diretamente no comportamento dos materiais, que apresentam

    surpreendentes efeitos qunticos caractersticos a reduo das dimenses atmicas e

    moleculares, que esto compreendidas no domnio entre 0,1 nm e 100 nm a escalas prximas

    ao comprimento da luz visvel [380 400 nm < < 700 800 nm] [03]. Os dispositivos

    sofisticados empregados na indstria eletrnica e de telecomunicaes so

    predominantemente inorgnicos, construdos por silcio e outros semicondutores, no entanto,

    a partir de 1960 as pesquisas j mostravam promissoras e favorveis construo de

    dispositivos optoeletrnicos utilizando compostos orgnicos fotossensveis, como polmeros

    sintticos ou naturais [04]. Os compostos orgnicos podem apresentar processos pticos

    relacionados absoro e emisso de luz, propriedades semicondutoras, que viabilizam a

    construo de dispositivos eletrnicos nanoestruturados como, sensores com propriedades

    controladas a partir de molculas individuais como proposto por Aviram e Ratner [05].

    Portanto o espao tridimensional (3-D) dos dispositivos usuais transforma-se gradativamente

    com a evoluo funcional dos novos materiais obtidos a partir dos mtodos de manipulao e

    tcnicas experimentais de fabricao. Dentre estes, os filmes finos (bidimensionais) de

  • 2

    espessuras nanomtricas como blendas, nanotubos e nanofios (unidimensionais) [06],

    dimenso zero (Q0D, quasi-zero-dimensional) compreendida pelos pontos qunticos

    (quantum dots) que contriburam significativamente para o avano das pesquisas na rea nano

    eletrnica, tecnologias e para a compreenso dos fenmenos de natureza quntica desses

    novos materiais [01].

    A nanomanipulao uma notao relativamente recente, que ganhou consistncia a

    partir da palestra intitulada Theres Plenty of Room at the Bottom, proferida na American

    Physical Society, em 29 de dezembro de 1959, por R. Feynman, renomado cientista do sculo

    XX, laureado com o prmio Nobel em 1965 [07]. Apesar de avanos significativos no

    contexto da nanotecnologia fossem notadas a partir de 1981, com o surgimento de

    instrumentos de visualizao e manipulao da matria com equipamentos capazes de

    produzir novos materiais a processos controlados, a primeira tcnica de manipulao em

    nanoescala data os chamados Microscpios de Varredura por Sonda (SPM, Scanning Probe

    Microscopy). Esta tcnica permite medir a fora entre os tomos da sonda (ponta finssima) e

    os tomos da superfcie da amostra, desses dados so investigados a topologia e as

    propriedades das amostras, como rugosidade, dureza, elasticidade, atrito, condutividade, etc.

    Entretanto a nanotecnologia assumiu seu papel na histria a partir de 1989, quando o

    pesquisador Don G. Eigler da IBM escreveu a sigla da empresa com 35 tomos de xennio.

    Os SPMs so variaes do microscpio eletrnico de tunelamento (STM, Scanning

    Tunneling Microscopy), inventado por G.Binning e H.Rohrer, Consequentemente em 1986

    juntamente a Ernst Ruska, inventor do microscpio eletrnico, Binning e Rohrer foram

    lauredos com o prmio Nobel por seus inventos e contribuies a manipulao e

    caracterizao da matria em escala atmica. Em 2000 as sondas dos microscpios de

    tunelamento passaram a ser utilizados como canetas na grafia a nvel estrutural. Trs anos

    depois a IBM anunciou o Milliped complexo com milhares de sondas, projetas para gravar e

    ler informaes em nanoescala [08]. Diante destes conhecimentos prvios discutiremos em

    nosso estudo sobre algumas tcnicas de nanofabricao e caracterizao de compostos

    orgnicos, cujas informaes e tratamentos de dados sero de grande relevncia como:

    Deposio de vapor qumico (CVD, Chemical Vapor Deposition) [09], Sol-Gel [10], Spin-

    Coating [11], Processo Planar, Casting [04]. Espectroscopia de absoro (UV-visvel),

    Eficincia Quntica Externa (IPCE%) (Incident Photon Converted in Electron Efficiency),

    curva JV (Densidade de Corrente vs. Tenso), Microscopia de Fora Atmica (AFM, Atomic

    Force Microscopy). Associado as anlises tericas e experimentais, com a finalidade de

    obtermos uma descrio do comportamento quntico respectivo miniaturizao dos

  • 3

    dispositivos orgnicos nanoestruturados atravs de simulaes das condies em que so

    submetidos os compostos orgnicos, como variao de pH, campo eltrico externo, nosso

    objetivo corroborar estes os resultados procedentes destas anlises com a finalidade de

    avaliar as propriedades dos compostos orgnicos em estudos (descritos detalhadamente no

    decorrer do texto) para inseri-los no hall de grupos funcionais com habilidades para

    desenvolvimento de dispositivos orgnicos optoeletrnicos.

    1.2 Dispositivos Optoeletrnicos Orgnicos

    A partir dos primeiros experimentos realizados por Shirakawa e colaboradores em

    1977 [12] os dispositivos eletrnicos e optoeletrnicos baseados em compostos orgnicos

    fotossensveis -conjugados vm despertando muitas atenes. Neste experimento foi

    demonstrada a condutividade eletrnica do poliacetileno dopado com halognios. Atualmente

    os dispositivos orgnicos de maior destaque so os diodos orgnicos emissores de luz (OLED,

    Organic Light Emission Diode) [13] e os transistores de efeito de campo orgnicos (OFET,

    Organic Field-Effect Transistor), dentre outros como diodos retificadores, sensores de gs,

    fotofiodos, etc. A exemplo, a Lngua Eletrnica desenvolvida pela Embrapa que representou

    um avano no controle de qualidade, porque permite com rapidez, preciso, simplicidade e a

    baixo custo, verificar a qualidade da gua, a existncia de contaminantes, pesticidas,

    substncias hmicas e metais pesados [14]. um dos mais conhecidos dispositivos sensoriais

    (Figura 1) que consiste em um conjunto de eletrodos de ouro, cobertos por filmes de

    diferentes polmeros condutores, o sistema acionado quando submerso em qualquer meio

    lquido.

    Figura 1 Lngua eletrnica. Formada por um conjunto de eletrodos de ouro, cobertos com filmes de diferentes

    polmeros condutores, distingui substncias com baixssima diferena da concentrao de um componente.

    [www.cnpdia.embrapa.br/menuleft_desenv_produtos_lingua.html].

  • 4

    A interao eltrica entre os diversos tipos de polmeros e o meio permite a obteno

    de caractersticas especficas da condutividade dos materiais, de modo que sua resposta

    eltrica notavelmente complicada pelo fato do arranjo reunir um grande nmero de sensores.

    Em conseqncia disso, estudos experimentais de capacitncia e indutncia so tratados por

    tcnicas de anlises estatsticas. Atravs das tcnicas de automontagem podemos citar os

    filmes de porfirinas e ftalocianinas, que so utilizados como sensores de gs, por

    apresentarem alteraes na condutividade eletrnica e propriedades espectroscpicas [09].

    O uso de polmeros conjugados com sistemas de eltrons delocalizados em

    dispositivos optoeletrnicos, conhecidos como polmeros orgnicos emissores de luz OPLED

    (Organic Polymeric Light Emission Devices) tem crescido nos ltimos anos, desde os

    primeiros relatos da verificao de eletroluminescncia (EL) em polmeros em 1989 [15,16].

    Poli (Parafenileno-Vinileno) PPV (Poly-Paraphenyllene Vinylene) [17] quando combinado

    com polmeros condutores, como Polianilina Sulfonada SPAN (Sulfonic Polyaniline), Poli-

    (cido-Acrlico) PAA (Polyacrylic Acid) e Poliestireno Sulfonado PSS (Poly (Styrene

    Sulfonic acid) tornam-se diodos emissores de luz, como os fabricados por Onoda e Yoshino

    [18] exibem efeito de retificao com limiar em torno de 1.4 V, onde o comprimento de onda

    da luz emitida est relacionado ao nmero de camadas depositadas por automontagem LBL

    (Layer-By-Layer) [09,19]. Atualmente dispositivos de efeito de memria e de chaves pticas

    nanofabricados a partir de filme finos de azocromforos, tem se destacado por serem

    baseados no fenmeno de birrefringncia, que so irradiados por laser polarizado. A

    birrefringncia origina-se no processo de isomerizao cis-trans do azocomposto prximo s

    ligaes ( )N N induzidas pela incidncia de luz [09, 20], a isomerizao cis-trans

    conhecida como uma isomerizao geomtrica onde apenas a disposio espacial dos tomos

    em uma nanoestrutura alterada, porm os comprimentos das ligaes entre os tomos

    permanecem inalterados [21, 22].

    1.3 Dispositivos Convencionais

    1.3.1.1 Diodos Emissores de Luz

    Os diodos emissores de luz (LEDs) so dispositivos dispostos sob a forma de luzes

    coloridas usualmente encontrados em equipamentos eletrnicos, brinquedos, etc. Os LEDs

    tm capacidade de emitir luz quando submetido a corrente eltrica, sendo que esta corrente

    percorre o dispositivo em apenas um nico sentido. Em termos mais simples os LEDs so

  • 5

    junes do tipo n-p, isto , materiais do tipo n e p so formados pela adio de um nmero

    definido de tomos ou impurezas entre as junes, as impurezas do tipo n so chamadas de

    tomos doadores, pois contribuem com eltrons relativamente livres para o sistema,

    impurezas do tipo p so tomos aceitadores, porque o nmero de eltrons insuficiente para

    completar as ligaes covalentes da rede. Isto resulta em buracos que iro aceitar os eltrons

    livres, os eltrons e os buracos podem se deslocar sob efeito de campo eltrico. De modo que

    a combinao entre os dois pode resultar no surgimento de ftons ou partculas de luz como

    mostra a Figura 2.

    Figura 2 juno p-n de um dispositivo convencional.

    Em qualquer juno tipo p-n polarizada existe a recombinao de eltrons e buracos,

    esta recombinao exige que a energia do eltron livre seja transferida para outro estado e

    parte desta energia ser emitida na forma de calor e outra em ftons. Outro exemplo

    conhecido de diodos so os LASERS (Light Amplification by Stimulated Emission

    Radiation) geralmente construdos com materiais inorgnicos, como arseneto de glio, nitreto

    de glio, so caracterizados por emitir luz direcionada e monocromtica, alm de que

    possvel controlar a potncia de emisso do laser [23]. As aplicaes desses diodos so

    diversas e abrangem desde o corte de materiais com feixes de grande energia quanto

    transmisso de dados por fibras pticas. Os fotodetectores, por exemplo, so dispositivos que

    convertem luz em sinal eltrico, geralmente fabricados por materiais semicondutores, quando

    um fluxo luminoso incide sobre o material semicondutor os ftons fornecem aos eltrons da

    superfcie do material energia suficiente para produzir a quebra das ligaes covalentes do

    material. Esta ao ocasiona a produo de pares eltrons-buraco, que aumentam a

    condutividade no material, este fenmeno conhecido como fotocondutividade. Dentre os

    dispositivos baseados neste fenmeno esto os fotoresistores e fotodiodos (que operam nas

    regies do visvel e infravermelho), fototransistores, etc. Nos fotoresistores o fluxo luminoso

    incidente aumenta a condutividade e a resistncia diminui estes dispositivos so conhecidos

  • 6

    pela sigla LDR (Light Dependent Resistors) ou fotocondutores. A variao de resistncia ser

    mxima para comprimentos de ondas determinados pelo material. Nos fototransistores a

    juno emissora-base quando iluminada gera pares de eltrons-buraco, resultando em uma

    corrente de emissor que varia a intensidade de luz, permitindo a deteco da luz com o ganho

    de corrente [23].

    1.2.1.2 Fotodiodos

    Fotodiodos so detetores de radiao nos quais o sinal eltrico produzido pela gerao

    de pares eltron-buraco causada por absoro de ftons nas imediaes da regio de depleo

    de uma juno p-n. A fotocorrente na regio de depleo do fotodetetor proporcional ao

    nmero de pares eltrons-buraco e est relacionada diretamente a eficincia quntica do

    material [04], cujas caractersticas eltricas dependem da quantidade de luz incidente sobre a

    juno. Uma caracterstica importante do funcionamento do fotodiodo a corrente escura

    (DC, dark current), que a corrente existente no fotodiodo sem a gerao de pares por

    absoro de ftons [23, 24]. A aplicao de luz na juno provoca uma transferncia de

    energia das ondas de luz incidente (ftons) estrutura atmica, aumentando o nmero de

    portadores minoritrios e o nvel de corrente reversa, os eltrons e os buracos dos pares

    criados pela radiao so acelerados em sentidos opostos pelo campo eltrico da juno [24].

    O campo tem sentido do lado n para o lado p, os buracos so acelerados no sentido n p ,

    enquanto os eltrons movem-se no sentido p n . Resultando em uma corrente gerada pela

    radiao no sentido n p , ou seja, o sentido reverso na juno. Nos fotodiodos a

    fotocorrente produzida no necessita de uma tenso externa. A radiao absorvida nos

    fotodiodos pode ser detectada por modos distintos de operao. O modo fotovoltaico

    quando o fotodiodo opera com circuito aberto ou quando a juno eliminada originando

    uma tenso entre os lados p e n, sendo utilizadas para converter energia luminosa em energia

    eltrica como as clulas solares. No modo fotocondutivo o dispositivo curto-circuitado, ou

    seja, opera sob tenso externa no sentido reverso. Em ambos os modos de operao o

    fotodiodo comporta-se como uma juno p-n onde a corrente tem duas componentes: a

    primeira quando existe sem a gerao de pares por absoro de ftons, corrente escura que

    dada pela relao 1BeV K Te sI I e [23], onde Is a corrente de saturao reversa, V a

    tenso. A outra o nmero de pares eltrons-buraco gerados pelos ftons absorvidos nas

    proximidades da juno.

  • 7

    1.3 Compostos Orgnicos

    Muitos dispositivos eletrnicos so fabricados por filmes finos de materiais orgnicos,

    isto , camadas com espessuras que variam de alguns angstroms (1 = 10-10

    m) a (1m = 10-6

    m). Recentemente muitos compostos orgnicos com propriedades ticas, eletrnicas, alta

    fotocondutividade e larga reposta ONL, so empregadas em dispositivos industriais tais como

    transmisso de dados, dispositivos optoeletrnicos, fotnicos, sensores [25]. Neste trabalho

    enfatizamos o estudo de compostos orgnicos como os azocromforos ou azocomposto e

    luminescentes. Vermelho de Metila (MR) (Methyl Red) (Figura 3) consiste no par conjugado

    de anis benzenos conectados por uma ligao dupla entre dois tomos de nitrognio, a

    presena de uma ou mais ligaes ( )N N na estrutura o classificam como azocomposto

    [26, 27, 28]. O MR uma molcula sensvel sob variao de pH entre 4.2 e 6.2, cuja faixa

    espectroscpica corresponde faixa de 430 nm a 526 nm, referente regio do vermelho e

    amarelo respectivamente.

    Figura 3 Representao estrutural de Vermelho de Metila (esquerda) e geometrias otimizadas por HF/6-31G*,

    na seqncia as formas estudadas (a) isoeletrnica, (b) zwitterinica, e (c) bsica.

  • 8

    [1,4-bis (5-phenyl-2-oxazolyl) benzene] POPOP (Figura 4) indicador de pH orgnico

    luminescente, que consiste de trs anis fenil conectados por dois anis oxazis [29],

    caracteriza-se por intensa fluorescncia na regio azul do espectro visvel da luz, sendo muito

    utilizado em concentradores de energia solar e em dispositivos planares eletroluminescentes

    como, isto , como camada ativa entre filmes finos de polmeros em fotodiodos [30].

    Propomos duas estruturas derivadas onde N1 ou N2 so protonadas ( H) (Figura 4 (b) e (d))

    para que seja observado o comportamento das mesmas em simulaes em meio aquoso.

    Figura 4 Representao estrutural de POPOP (esquerda 1-2) e geometrias otimizadas HF/6-31++G* (direita).

    POPOP [C1(a) e C1(N+) (b)], POPOP C2 (b) e C2 (N

    +) (d)] onde (b) e (d) so formas protonadas derivadass.

    Baseados em estudos tericos com molculas derivadas como orto-anlogos do

    POPOP [31], confirmam que a geometria plana no estado excitado resultado de rotaes

    intramoleculares significativas que ocorrem em torno da ligao simples entre o anel fenileno

    central e o anel oxadiazol. Dentre os inmeros estudos que indicam os polmeros orgnicos

    como bons candidatos para o desenvolvimento de dispositivos optoeletrnicos, tambm

    destacamos em nosso trabalho o estudo dos polmeros orgnicos conjugados derivados do

    Poliacetileno PCDM (poly-(4-dicyano methyllene-4H-cyclopenta [2,1- 3: 4-b] dithiophene) e

    BDT (1,3-benzodithiole-4H-cyclopenta [2,1-b:3,4-b] dithiophene), so estruturas de carbono

  • 9

    e Hidrognio e grupos S e N inseridos na cadeia; os tomos de carbono na estrutura

    essencialmente fazem ligaes duplas e simples alternadas entre si. Estes polmeros possuem

    estrutura conformacional similar ao poliacetileno (PA) e Poliazina (PAz) apresentam

    alternncia de tomos de carbonos e nitrognio, e alternncia dupla de tomos de carbonos e

    nitrognio (2 carbonos e 2 nitrognios) e so polmeros semicondutores orgnicos com gaps

    do tipo direto e em torno de 1.6 eV. Em linhas gerais a conduo nestes polmeros ocorre sob

    a presena de defeitos conformacionais na estrutura, ocasionadas por processos de oxi-

    reduo ou dopagem na etapa de sntese, estes defeitos ocorrem na forma de slitons,

    plarons, biplarons, excitons, entre outros. Estes defeitos provocam a conduo ou transio

    isolante-metal que ocorrem de forma ordenada na PA e desordenada na PAz [32-35]; estes

    processos tambm so verificados em polmeros mais complexos que possuem anis

    aromticos com pontes conjugadas [36, 37], em anlises mais profundadas, estes defeitos so

    responsveis por polmeros conjugados atuarem como sensores pticos [38]. A seguir, a partir

    do conhecimento das caractersticas dos compostos orgnicos descreveremos a metodologia

    adotada para avaliarmos as propriedades dos mesmos para integr-los de acordo com suas

    propriedades especificas na construo de dispositivos nanoestruturados.

    Inicialmente nosso estudo baseou-se em obter informaes a nvel Mecnico-Quntico

    (MQ) e estatsticos Monte Carlo (MC) [39, 40]. Estes mtodos constituiro as variveis

    observveis dos sistemas que sero reportadas pelas propriedades dos compostos orgnicos

    que claramente possibilitou analisar as transies eletrnicas * , *n , momento de

    dipolo (MD), este relacionado transferncia de carga em sistema moleculares,

    solvatocromismo, efeitos sob variao de pH, espectro absoro, densidade de estados DOS

    (Density Of States). Os compostos orgnicos (Figuras 3 e 4) foram inicialmente otimizados

    atravs do mtodo semiemprico PM3 (Parametric Modiffied 3) para obtermos o primeiro

    passo de convergncia das geometrias, posteriormente adotamos mtodos mais sofisticados

    ab initio: Hartree-Fock (HF), Funcional de Densidade DFT (B3LYP) hbrido, a nvel

    Quntico. Estes mtodos foram associados s funes de bases 3-31G*, 6-31G*, 6-31G**, 6-

    31+G*, 6-31++G** polarizadas e difusas [41], com anlise de distribuio de carga de

    Mulliken e CHELPG (Charges from Electrostatic Potential Grid based) para estes clculos

    utilizamos o programa Gaussian 98. O estudo sobre densidade de estados DOS (Density Of

    States) foram feitos utilizando o programa B3J.

    Seqencialmente aos mtodos Qunticos recorremos ao processo estatstico Monte

    Carlo, onde podemos observar a partir de um conjunto de simulaes probabilsticas a mdia

    das interaes dos compostos orgnicos (Figuras 3 e 4) em meio lquido. Este mtodo

  • 10

    baseado em tcnicas de amostragem de Metropolis, onde so geradas configuraes aleatrias

    das quais so obtidos os dados das variveis observveis do sistema em estudo. Nos clculos

    via MC assumimos o potencial de interao Lennard-Jones (LJ) adicionado ao potencial de

    Coulomb, sendo que os parmetros ( e ) so determinados pelas OPLS [42, 43] e carga q

    obtida a partir do mtodo CHELPG que assumimos diretamente dos clculos MQ. Para as

    simulaes MC utilizamos o ensemble cannico NVT sob temperatura de 25C e presso de

    1atm. Esta simulao consiste na adio dos compostos orgnicos (Figuras 3 e 4) em 1000

    molculas de solvente (gua) para cada sistema distintamente. As simulaes MC foram

    reproduzidas pelo programa DICE [44]. Esta simulao consiste em duas etapas de

    termalizao e equilbrio, ambos ajustados para 1x1010 passos MC que geram as

    configuraes descorrelacionadas de cada sistema. Os espectros de absoro para cada dos

    sistemas foram obtidos atravs do mtodo ZINDO/S-CIS (Zerner Intermediate Neglect of

    Diffential Orbital/ Spectroscopic Configurations Interaction, Single excitation) que melhor

    traduz os parmetros espectroscpicos na regio do UV-visvel. As propriedades eltricas das

    estruturas foram obtidas pela simulao dos compostos sob campo eltrico externo com

    variao de intensidade, a partir deste processo foram observados os efeitos de campo

    elttrico das estruturas FET (Field Effect Transmission).

    Experimentalmente os dispositivos nanoestruturados desenvolvidos consistem em dois

    processos distintos de obteno. O Primeiro versa a incorporao dos compostos orgnicos

    descritos anteriormente em matriz coloidal por tcnica Sol-Gel. As Amostras do colide

    foram caracterizadas atravs de espectroscopia de absoro na regio UV-visvel sob variao

    de pH. O segundo processo de produo de dispositivos nanoestruturados versa sobre a

    fabricao de dispositivos do tipo blenda, ou dispositivos volumtricos de camada de filmes

    finos entrepostos de camadas ativas de MR, e de POPOP distintamente. Estas camadas foram

    depositadas sob filmes polimricos e eletrodos, e seqencialmente caracterizados quanto a

    curva JV (densidade de carga tenso aplicada), eficincia quntica externa (IPCE%),

    sendo que os filmes finos que compunham a camada ativa dos dispositivos foram

    caracterizados morfologicamente por microscopia de fora atmica (AFM).

  • 11

    Referncias

    [01] J. Ouellette, Ind. Physt., 9, 14-17, 2003.

    [02] H.E. Toma, K. Araki, C.H., 37, 24-31, 2005.

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    Partculas, Editora Campus, Rio de Janeiro, 1979.

    [04] E. C. Valadares, A. S. Chaves, E.G. Alves, Aplicaes de Fsica Quntica: Do

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